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JP7603540B2 - Compressed air storage power generation equipment - Google Patents
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JP7603540B2 - Compressed air storage power generation equipment - Google Patents

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Description

本発明は、圧縮空気貯蔵発電装置に関する。 The present invention relates to a compressed air storage power generation device.

洋上の浮体に風車を設置した風車装置が知られている(例えば特許文献1)。当該風車装置は、蓄電する構成を有しておらず、洋上の風車によって発電した電力をそのまま利用する。 A wind turbine device in which a wind turbine is installed on a floating body on the ocean is known (for example, Patent Document 1). This wind turbine device does not have a structure for storing electricity, and uses the electricity generated by the wind turbine on the ocean as it is.

特開2005-264865号公報JP 2005-264865 A

上記風車装置では、発電量が気象条件に依存するため、出力が安定しない。従って、電力需要に応じた適時の電力供給が困難である。 The amount of power generated by the above wind turbine device depends on weather conditions, so output is unstable. Therefore, it is difficult to supply power in a timely manner according to power demand.

また、再生可能エネルギーを利用した発電の出力を安定させるための圧縮空気貯蔵(CAES:compressed air energy storage)発電装置が知られている。CAES発電装置では、再生可能エネルギーを用いて発電した電力によって圧縮機を駆動し、圧縮機によって作られた圧縮空気をタンクなどの蓄圧部に貯蔵する。そして、必要なときに蓄圧部の圧縮空気を利用することによって、タービン発電機を駆動し、適時の発電を可能とする。 Compressed air energy storage (CAES) power generation equipment is also known for stabilizing the output of power generation using renewable energy. In a CAES power generation equipment, a compressor is driven by electricity generated using renewable energy, and the compressed air produced by the compressor is stored in an accumulator such as a tank. The compressed air in the accumulator is then used when needed to drive a turbine generator, enabling timely power generation.

CAES発電装置では、蓄圧部が大型化する場合があり、蓄圧部を設置するための大きなスペースの確保が必要である。地上における蓄圧部の設置スペースの確保には大きなコストもかかる。 In CAES power generation equipment, the pressure accumulator may become large, and a large space must be secured to install the pressure accumulator. Securing the installation space for the pressure accumulator on the ground also incurs large costs.

本発明は、圧縮空気貯蔵発電装置において、水上または水中のスペースを利用することを課題とする。 The objective of the present invention is to utilize above- or underwater space in a compressed air storage power generation system.

本発明は、水に浮かぶ浮体と、再生可能エネルギーを利用して発電する発電設備と、前記発電設備で発電した電力によって駆動される電動機と、前記電動機で駆動されることによって空気を圧縮する圧縮機と、前記圧縮機から吐出された圧縮空気を貯蔵する蓄圧部と、前記蓄圧部で貯蔵した圧縮空気を膨張させる膨張機と、前記膨張機によって駆動される発電機とを備え、前記蓄圧部は、前記浮体に取り付けられ、少なくとも部分的に水中に配置され、前記発電設備は、前記浮体の浮力で浮かぶ構造体に配置されている、圧縮空気貯蔵発電装置を提供する。 The present invention provides a compressed air storage power generation device comprising a float that floats on water, a power generation facility that generates power using renewable energy, an electric motor driven by electricity generated by the power generation facility, a compressor that compresses air by being driven by the electric motor, a pressure storage unit that stores compressed air discharged from the compressor, an expander that expands the compressed air stored in the pressure storage unit, and a generator driven by the expander, the pressure storage unit being attached to the float and at least partially disposed underwater, and the power generation facility being disposed on a structure that floats due to the buoyancy of the float.

この構成によれば、蓄圧部が少なくとも部分的に水中に配置されるため、水上または水中のスペースを利用できる。同様に、再生可能エネルギーを利用して発電する発電設備を浮体の浮力で浮かぶ構造体に配置するため、水上または水中のスペースを利用できる。ここで、浮体の浮力で浮かぶ構造体とは、特にその態様を限定されず、浮体と一体であってもよいし(即ち浮体自体であってもよいし)、浮体とは別体であってもよい。 According to this configuration, since the pressure storage unit is at least partially disposed underwater, space above or below the water can be utilized. Similarly, since the power generation equipment that generates electricity using renewable energy is disposed in a structure that floats due to the buoyancy of the float, space above or below the water can be utilized. Here, the form of the structure that floats due to the buoyancy of the float is not particularly limited, and it may be integrated with the float (i.e., it may be the float itself) or it may be separate from the float.

前記蓄圧部は、底なしの容器であってもよい。 The pressure accumulator may be a bottomless container.

この構成によれば、蓄圧部に対して下方から水を出入りさせることができる。これにより、蓄圧部に必要な容積が自動的に調整されるため、蓄圧部として大型のタンクを用意する必要がない。 With this configuration, water can flow in and out of the pressure accumulator from below. This automatically adjusts the volume required for the pressure accumulator, eliminating the need for a large tank as the pressure accumulator.

前記蓄圧部は、全体が水中に配置され、水中に開放された配管が流体的に接続されたタンクであってもよい。 The pressure accumulator may be a tank that is entirely placed underwater and is fluidly connected to a pipe that is open underwater.

この構成によれば、タンクを沈める深さを好適に設定することで、蓄圧する圧力を調整でき、圧縮機および膨張機において良好な圧縮効率および膨張効率を発揮できる。また、タンクを水中に沈めることができるので、施工が容易である。 With this configuration, the accumulated pressure can be adjusted by appropriately setting the depth to which the tank is submerged, and good compression and expansion efficiencies can be achieved in the compressor and expander. In addition, since the tank can be submerged in water, construction is easy.

前記配管には、水の出入りに伴って発生する水流によって駆動され、発電する水流発電機が設けられていてもよい。 The piping may be provided with a water flow generator that generates electricity by being driven by the water flow generated by the water flowing in and out.

この構成によれば、発電機だけでなく、水流発電機でも発電するため、発電量を多く確保できる。 With this configuration, electricity is generated not only by a generator but also by a water current generator, ensuring a large amount of electricity generation.

前記圧縮機および前記膨張機は、前記構造体の内部または上部に配置されてもよい。 The compressor and expander may be located inside or on top of the structure.

この構成によれば、圧縮空気を流すための配管によって接続することが必要な圧縮機と蓄圧部と膨張機とが構造体に配置されるため、配管の取り回しを浮体(構造体)の近傍で完結させることができる。換言すれば、浮体(構造体)から地上まで配管を延ばす必要がない。圧縮空気を流すための配管は、電線に比べて太く、取り回しが容易ではないため、上記構成は有効である。 With this configuration, the compressor, pressure accumulator, and expander, which need to be connected by piping for flowing compressed air, are placed in the structure, so the piping can be completed near the float (structure). In other words, there is no need to extend piping from the float (structure) to the ground. The above configuration is effective because the piping for flowing compressed air is thicker than electric wires and is not easy to handle.

前記圧縮機および前記膨張機は、圧縮膨張兼用機として一体に構成されてもよい。 The compressor and the expander may be integrated into a combined compressor/expander.

この構成によれば、圧縮機および膨張機(圧縮膨張兼用機)の設置スペースを減少させることができる。特に、浮体(構造体)の内部または上部に圧縮機および膨張機(圧縮膨張兼用機)を設置する場合、設置スペースが限られるため、上記構成は有効である。 This configuration allows the installation space for the compressor and expander (combined compression and expansion machine) to be reduced. This configuration is particularly effective when the compressor and expander (combined compression and expansion machine) are installed inside or on top of a floating body (structure), as the installation space is limited.

本発明によれば、圧縮空気貯蔵発電装置において、水上または水中のスペースを利用できる。 The present invention allows compressed air storage power generation equipment to utilize above-water or underwater space.

本発明の第1実施形態に係る圧縮空気貯蔵発電装置の概略構成図。1 is a schematic configuration diagram of a compressed air storage power generation device according to a first embodiment of the present invention. FIG. 第2実施形態に係る圧縮空気貯蔵発電装置の概略構成図。FIG. 5 is a schematic diagram of a compressed air storage power generation device according to a second embodiment. 第3実施形態に係る圧縮空気貯蔵発電装置の概略構成図。FIG. 11 is a schematic diagram of a compressed air storage power generation device according to a third embodiment. 第4実施形態に係る圧縮空気貯蔵発電装置の概略構成図。FIG. 13 is a schematic diagram of a compressed air storage power generation device according to a fourth embodiment. 第5実施形態に係る圧縮空気貯蔵発電装置の概略構成図。FIG. 13 is a schematic diagram of a compressed air storage power generation device according to a fifth embodiment.

以下、添付図面を参照して本発明の実施形態を説明する。 The following describes an embodiment of the present invention with reference to the attached drawings.

(第1実施形態)
図1は、本発明の第1実施形態におけるCAES発電装置1の概略構成図である。
First Embodiment
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a CAES power generation device 1 according to a first embodiment of the present invention.

圧縮空気貯蔵(CAES)発電装置1は、海や湖などの水上または水中のスペースを利用するものである。図1では、水面を符号2で示し、水中を符号3で示し、水上を符号4で示している。これは以降の図でも同様である。 The compressed air energy storage (CAES) power generation system 1 utilizes space on or underwater, such as the sea or a lake. In Figure 1, the water surface is indicated by the symbol 2, the underwater area is indicated by the symbol 3, and the surface area is indicated by the symbol 4. This is the same in the following figures.

CAES発電装置1は、浮体(構造体)10と、発電設備20と、モータ(電動機)30と、圧縮機40と、蓄圧部50と、膨張機60と、発電機70とを有している。図1では、図示を明瞭にするため、浮体10および蓄圧部50を断面図としてハッチングを付して示している。 The CAES power generation device 1 has a float (structure) 10, a power generation facility 20, a motor (electric motor) 30, a compressor 40, a pressure storage unit 50, an expander 60, and a generator 70. In FIG. 1, the float 10 and the pressure storage unit 50 are shown in cross section with hatching to clarify the illustration.

浮体10は、水に浮かべられている。浮体10には、後述するようにCAES発電装置1の構成要素を設置しても沈まない程度の浮力が働くように設計されている。浮体10は、浮力を受けて浮かぶ構造体として一体的に構成されており、ここでは浮体と構造体を区別することなく、ともに符号10で示し、以降単に構造体10ともいう。ただし、浮体と構造体は、別体として設けられてもよい。 The float 10 floats on water. The float 10 is designed to have a buoyancy that prevents it from sinking even when the components of the CAES power generation device 1 are installed, as described below. The float 10 is integrally configured as a structure that floats due to buoyancy, and here, there is no distinction between the float and the structure, both of which are indicated by the symbol 10, and hereafter will be referred to simply as the structure 10. However, the float and the structure may be provided as separate bodies.

発電設備20は、再生可能エネルギーを利用して発電する。本実施形態では、発電設備20は、風力発電機能を有している。代替的には、発電設備20は、水温差発電、潮力発電、または太陽光発電などの機能を有していてもよい。 The power generation facility 20 generates power using renewable energy. In this embodiment, the power generation facility 20 has a wind power generation function. Alternatively, the power generation facility 20 may have a function such as water temperature difference power generation, tidal power generation, or solar power generation.

本実施形態では、発電設備20は、構造体10の上部に配置されている。また、詳細を図示しないが、発電設備20は、構造体10の浮力によって浮かぶ別体の構造体に配置されてもよい。発電設備20はモータ30と配線5aを介して電気的に接続されている。発電設備20で発電した電力は、配線5aを介してモータ30に供給される。 In this embodiment, the power generation equipment 20 is disposed on top of the structure 10. Although not shown in detail, the power generation equipment 20 may be disposed on a separate structure that floats due to the buoyancy of the structure 10. The power generation equipment 20 is electrically connected to the motor 30 via wiring 5a. The electricity generated by the power generation equipment 20 is supplied to the motor 30 via wiring 5a.

モータ30は、発電設備20で発電した電力によって駆動される。モータ30は、圧縮機40と機械的に接続されている。 The motor 30 is driven by electricity generated by the power generation equipment 20. The motor 30 is mechanically connected to the compressor 40.

圧縮機40は、モータ30によって駆動される。圧縮機40は、吸気口41から外部の空気を吸気し、内部で圧縮し、吐出口42から圧縮空気を吐出する。圧縮機40の吐出口42は、配管6aを介して蓄圧部50と流体的に接続されている。圧縮機40の種類は、特に限定されないが、スクリュ式であってもよい。 The compressor 40 is driven by the motor 30. The compressor 40 draws in external air through an intake port 41, compresses it internally, and discharges the compressed air from a discharge port 42. The discharge port 42 of the compressor 40 is fluidly connected to the pressure accumulator 50 via a pipe 6a. The type of the compressor 40 is not particularly limited, but may be a screw type.

蓄圧部50は、圧縮機40から吐出された圧縮空気を貯蔵する。蓄圧部50は、構造体10に取り付けられている。本実施形態では、蓄圧部50は、部分的に水中3に配置されている。換言すれば、蓄圧部50は、部分的に水上4に露出している。本実施形態では、蓄圧部50は、底なしの容器である。従って、蓄圧部50の内部は、空気層S1と水層S2に分かれている。蓄圧部50は、膨張機60の給気口61と配管6bを介して流体的に接続されている。 The pressure accumulator 50 stores the compressed air discharged from the compressor 40. The pressure accumulator 50 is attached to the structure 10. In this embodiment, the pressure accumulator 50 is partially disposed underwater 3. In other words, the pressure accumulator 50 is partially exposed above the water 4. In this embodiment, the pressure accumulator 50 is a bottomless container. Therefore, the inside of the pressure accumulator 50 is divided into an air layer S1 and a water layer S2. The pressure accumulator 50 is fluidly connected to the air supply port 61 of the expander 60 via the pipe 6b.

膨張機60は、給気口61から圧縮空気を給気され、内部で膨張させ、排気口62から外部へ排気する。膨張機60の種類は、特に限定されないが、スクリュ式であってもよい。膨張機60は、発電機70と機械的に接続されている。 The expander 60 receives compressed air from an air inlet 61, expands it internally, and exhausts it to the outside from an exhaust port 62. The type of expander 60 is not particularly limited, but may be a screw type. The expander 60 is mechanically connected to a generator 70.

発電機70は、膨張機60によって駆動されることによって発電する。発電機70は、配線5bを図示しない電力系統に電気的に接続されている。発電機70で発電した電力は、配線5bおよび電力系統を介して供給先に供給される。 The generator 70 generates electricity by being driven by the expander 60. The generator 70 is electrically connected to a power system (not shown) via wiring 5b. The electricity generated by the generator 70 is supplied to a destination via wiring 5b and the power system.

本実施形態では、モータ30および圧縮機40と、膨張機60および発電機70とが、構造体10の上部に配置されている。従って、モータ30および圧縮機40と、膨張機60および発電機70とは、水上4に配置されている。 In this embodiment, the motor 30, the compressor 40, the expander 60, and the generator 70 are disposed on the upper part of the structure 10. Therefore, the motor 30, the compressor 40, the expander 60, and the generator 70 are disposed on the water 4.

本実施形態のCAES発電装置1の作用効果について説明する。 The effects of the CAES power generation device 1 of this embodiment are explained below.

風力を利用して発電設備20が発電すると、電力需要がある場合には、供給先(図示されないグリッド)へ電力を供給する。一方電力需要が無く、蓄電する場合には、発電した電力はモータ30に供給される。モータ30によって圧縮機40が駆動されると、圧縮機40から蓄圧部50に圧縮空気が供給される。これにより、蓄圧部50の下方から水が流出し、蓄圧部50の内部の水位が低下する。また、蓄圧部50から膨張機60に圧縮空気が供給されると、膨張機60が発電機70を駆動する。発電機70で発電した電力は、図示しない供給先に供給される。このとき、蓄圧部50の圧縮空気量の低下に伴って蓄圧部50には下方から水が流入し、蓄圧部50の内部の水位が上昇する。 When the power generation facility 20 generates electricity using wind power, if there is a demand for electricity, it supplies the electricity to a supply destination (a grid, not shown). On the other hand, if there is no demand for electricity and electricity is to be stored, the generated electricity is supplied to the motor 30. When the compressor 40 is driven by the motor 30, compressed air is supplied from the compressor 40 to the pressure storage unit 50. As a result, water flows out from below the pressure storage unit 50, and the water level inside the pressure storage unit 50 drops. In addition, when compressed air is supplied from the pressure storage unit 50 to the expander 60, the expander 60 drives the generator 70. The electricity generated by the generator 70 is supplied to a supply destination, not shown. At this time, as the amount of compressed air in the pressure storage unit 50 decreases, water flows into the pressure storage unit 50 from below, and the water level inside the pressure storage unit 50 rises.

このように、本実施形態では、蓄圧部50の内部の圧縮空気量の増減に伴って、蓄圧部50の内部の水位が上下するようになっている。これにより、蓄圧部50に必要な容積が自動的に調整されるため、蓄圧部50として大型のタンクを用意する必要がない。 In this manner, in this embodiment, the water level inside the pressure accumulator 50 rises and falls as the amount of compressed air inside the pressure accumulator 50 increases or decreases. This automatically adjusts the volume required for the pressure accumulator 50, eliminating the need to prepare a large tank as the pressure accumulator 50.

また、蓄圧部50が少なくとも部分的に水中3に配置されるため、水中3のスペースを利用できる。同様に、再生可能エネルギーを利用して発電する発電設備20を水に浮かぶ構造体10の上部に配置するため、水上4のスペースを利用できる。なお、本実施形態では、発電設備20が風力を利用して発電するため、構造体10の上部に配置されるが、発電設備20の発電態様によっては、外部に露出される必要がない場合もある。そのような発電態様(例えば昼夜の温度差を利用して発電する態様)の発電設備20の場合、構造体10の内部に配置してもよい。 In addition, since the pressure storage unit 50 is at least partially disposed underwater 3, the space underwater 3 can be utilized. Similarly, since the power generation equipment 20 that generates electricity using renewable energy is disposed on top of the structure 10 that floats on the water, the space above the water 4 can be utilized. Note that in this embodiment, the power generation equipment 20 generates electricity using wind power and is disposed on top of the structure 10, but depending on the power generation mode of the power generation equipment 20, it may not need to be exposed to the outside. In the case of a power generation equipment 20 that generates electricity in such a manner (for example, a mode that generates electricity using the temperature difference between day and night), it may be disposed inside the structure 10.

また、圧縮空気を流すための配管6a,6bによって接続することが必要な圧縮機40と蓄圧部50と膨張機60とが構造体10に取り付けられるため、配管6a,6bの取り回しを構造体10の近傍で完結させることができる。換言すれば、水に浮かぶ構造体10から地上まで配管6a,6bを延ばす必要がない。圧縮空気を流すための配管6a,6bは、電線(配線)5a,5bに比べて太く、取り回しが容易ではないため、本実施形態の構成は有効である。 In addition, since the compressor 40, the pressure accumulator 50, and the expander 60, which need to be connected by the pipes 6a and 6b for flowing compressed air, are attached to the structure 10, the layout of the pipes 6a and 6b can be completed near the structure 10. In other words, there is no need to extend the pipes 6a and 6b from the floating structure 10 to the ground. The pipes 6a and 6b for flowing compressed air are thicker than the electric wires (wiring) 5a and 5b, and are not easy to handle, so the configuration of this embodiment is effective.

(第2実施形態)
図2に示す第2実施形態のCAES発電装置1は、圧縮膨張兼用機80を有している。これに関する構成以外は、第1実施形態と実質的に同じである。従って、第1実施形態にて示した部分については説明を省略する場合がある。図2では、図示を明瞭にするため、構造体10および蓄圧部50を断面図としてハッチングを付して示している。
Second Embodiment
The CAES power generation device 1 of the second embodiment shown in Fig. 2 has a compressor/expander 80. Other configurations are substantially the same as those of the first embodiment. Therefore, the description of the parts shown in the first embodiment may be omitted. In Fig. 2, the structure 10 and the pressure accumulator 50 are shown in a cross-sectional view with hatching for clarity.

本実施形態では、第1実施形態における圧縮機40(図1参照)および膨張機60(図1参照)が、圧縮膨張兼用機80として一体に構成されている。圧縮膨張兼用機80は、スクリュ式であってもよい。また、第1実施形態におけるモータ30(図1参照)および発電機70(図1参照)が、電動発電兼用機81として一体に構成されている。 In this embodiment, the compressor 40 (see FIG. 1) and the expander 60 (see FIG. 1) in the first embodiment are integrated into a compressor/expander 80. The compressor/expander 80 may be a screw type. In addition, the motor 30 (see FIG. 1) and the generator 70 (see FIG. 1) in the first embodiment are integrated into a motor/generator 81.

本実施形態によれば、第1実施形態における圧縮機40(図1参照)および膨張機60(図1参照)の設置スペースを減少させることができる。特に、構造体10の上部では設置スペースが限られるため、本実施形態の構成は有効である。 According to this embodiment, the installation space for the compressor 40 (see FIG. 1) and the expander 60 (see FIG. 1) in the first embodiment can be reduced. In particular, the configuration of this embodiment is effective in the upper part of the structure 10, where the installation space is limited.

(第3実施形態)
図3に示す第3実施形態のCAES発電装置1では、蓄圧部50および構造体10が支持部材11で接続されている。これに関する構成以外は、第1実施形態と実質的に同じである。従って、第1実施形態にて示した部分については説明を省略する場合がある。図3では、図示を明瞭にするため、蓄圧部50を断面図としてハッチングを付して示している。
Third Embodiment
In the CAES power generation device 1 of the third embodiment shown in Fig. 3, the pressure accumulator 50 and the structure 10 are connected by a support member 11. Other configurations are substantially the same as those of the first embodiment. Therefore, the description of the parts shown in the first embodiment may be omitted. In Fig. 3, the pressure accumulator 50 is shown as a cross-sectional view with hatching for clarity.

本実施形態では、蓄圧部50が支持部材11を介して構造体10に取り付けられている。蓄圧部50は、深さDだけ水中3に沈められている。ここで、深さDは、水面2から蓄圧部50の内部の上面までの距離を示す。深さDが大きいと水圧が高くなるため、深さDを大きくするほど蓄圧部50に貯蔵する圧縮空気の圧力を高くすることができる。 In this embodiment, the pressure accumulator 50 is attached to the structure 10 via a support member 11. The pressure accumulator 50 is submerged in water 3 to a depth D. Here, the depth D indicates the distance from the water surface 2 to the upper surface inside the pressure accumulator 50. Since the water pressure increases as the depth D increases, the pressure of the compressed air stored in the pressure accumulator 50 can be increased by increasing the depth D.

深さDは、圧縮機40および膨張機60に応じて変更され得る。一般に、圧縮機40および膨張機60では、圧縮効率および膨張効率を良好にする運転圧力が設定されている。従って、当該運転圧力に合わせて深さDを設定することで、圧縮機40および膨張機60において、良好な圧縮効率および膨張効率が発揮される。例えば、蓄圧部50に貯蔵する圧縮空気の圧力を4~7[Bar]に設定する場合、深さDは40[m]以下に設定され得る。 The depth D can be changed depending on the compressor 40 and the expander 60. In general, the compressor 40 and the expander 60 are set to an operating pressure that improves the compression efficiency and expansion efficiency. Therefore, by setting the depth D according to the operating pressure, the compressor 40 and the expander 60 can achieve good compression efficiency and expansion efficiency. For example, when the pressure of the compressed air stored in the accumulator 50 is set to 4 to 7 Bar, the depth D can be set to 40 m or less.

本実施形態によれば、蓄圧部50を配置する深さDを好適に設定することで、圧縮機40および膨張機60において良好な圧縮効率および膨張効率を発揮できる。 According to this embodiment, by appropriately setting the depth D at which the pressure accumulator 50 is disposed, good compression efficiency and expansion efficiency can be achieved in the compressor 40 and the expander 60.

(第4実施形態)
図4に示す第4実施形態のCAES発電装置1は、蓄圧部50と水流発電機70とに関して第1実施形態と異なる。これらに関する構成以外は、第1実施形態と実質的に同じである。従って、第1実施形態にて示した部分については説明を省略する場合がある。
Fourth Embodiment
The CAES power generation device 1 of the fourth embodiment shown in Fig. 4 is different from the first embodiment in terms of the pressure accumulator 50 and the water current generator 70. Other configurations are substantially the same as those of the first embodiment. Therefore, the description of the parts shown in the first embodiment may be omitted.

本実施形態では、蓄圧部50がタンク51~54によって構成されている。タンク51~54は、水中3に配置され、水上4には露出していない。 In this embodiment, the pressure accumulator 50 is composed of tanks 51 to 54. The tanks 51 to 54 are disposed underwater 3 and are not exposed above the water 4.

タンク51~54には、水中3に開放された配管6cが流体的に接続されている。タンク51~54の内部の圧縮空気の増減に伴って、配管6cを介してタンク51~54に水が出入りする。 A pipe 6c that is open to the water 3 is fluidly connected to the tanks 51 to 54. As the compressed air inside the tanks 51 to 54 increases or decreases, water flows in and out of the tanks 51 to 54 via the pipe 6c.

配管6cには、水流発電機90が設けられている。水流発電機90は、タンク51~54に対する水の出入りに伴って発生する水流によって駆動され、発電する。水流発電機90は、配線6cを介して図示しない電力系統に電気的に接続されている。水流発電機90で発電した電力は、配線5cおよび電力系統を介して供給先に供給される。なお、水流発電機90の構造は、特に限定されず、公知のものを使用できる。 A water current generator 90 is provided in the pipe 6c. The water current generator 90 is driven by the water current that occurs as water flows in and out of the tanks 51-54, generating electricity. The water current generator 90 is electrically connected to a power system (not shown) via wiring 6c. The electricity generated by the water current generator 90 is supplied to the destination via wiring 5c and the power system. The structure of the water current generator 90 is not particularly limited, and a known structure can be used.

本実施形態によれば、発電機70だけでなく、水流発電機90でも発電するため、発電量を多く確保できる。また、タンク51~54を沈める深さDを第3実施形態と同様に好適に設定することで、圧縮機40および膨張機60において良好な圧縮効率および膨張効率を発揮できる。また、タンク51~54からなる蓄圧部50を水中3に沈めることができるので、施工が容易である。 According to this embodiment, since electricity is generated not only by the generator 70 but also by the water current generator 90, a large amount of electricity can be generated. In addition, by appropriately setting the depth D to which the tanks 51 to 54 are submerged, as in the third embodiment, good compression efficiency and expansion efficiency can be achieved in the compressor 40 and the expander 60. In addition, since the pressure accumulator 50 consisting of the tanks 51 to 54 can be submerged in the water 3, construction is easy.

(第5実施形態)
図5に示す第5実施形態のCAES発電装置1では、モータ30、圧縮機40、膨張機60、および発電機70が、構造体10内に配置されている。これに関する構成以外は、第1実施形態と実質的に同じである。従って、第1実施形態にて示した部分については説明を省略する場合がある。図5では、図示を明瞭にするため、構造体10および蓄圧部50を断面図としてハッチングを付して示している。
Fifth Embodiment
In the CAES power generation device 1 of the fifth embodiment shown in Fig. 5, a motor 30, a compressor 40, an expander 60, and a generator 70 are arranged in a structure 10. The configuration other than this is substantially the same as that of the first embodiment. Therefore, the description of the parts shown in the first embodiment may be omitted. In Fig. 5, the structure 10 and the pressure accumulator 50 are shown in a cross-sectional view with hatching for clarity.

本実施形態では、構造体10の内部に収容空間7が画定されている。収容空間7には水が流入しないようにされている。収容空間7には、モータ30、圧縮機40、膨張機60、および発電機70が、収容されている。 In this embodiment, a storage space 7 is defined inside the structure 10. Water is prevented from entering the storage space 7. The storage space 7 contains a motor 30, a compressor 40, an expander 60, and a generator 70.

本実施形態によれば、モータ30、圧縮機40、膨張機60、および発電機70を水から保護できる。また、構造体10の上部のスペースに発電設備20を大きく配置できる。 According to this embodiment, the motor 30, compressor 40, expander 60, and generator 70 can be protected from water. In addition, the power generation equipment 20 can be placed largely in the space above the structure 10.

以上より、本発明の具体的な実施形態について説明したが、本発明は上記形態に限定されるものではなく、この発明の範囲内で種々変更して実施することができる。例えば、個々の実施形態の内容を適宜組み合わせたものを、この発明の一実施形態としてもよい。 Although specific embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to the above-described forms, and various modifications can be made within the scope of the present invention. For example, an appropriate combination of the contents of each embodiment may be one embodiment of the present invention.

1 圧縮空気貯蔵発電装置(CAES発電装置)
2 水面
3 水中
4 水上
5a,5b,5c 配線
6a,6a,6c 配管
7 収容空間
10 浮体(構造体)
11 支持部材
20 発電設備
30 モータ(電動機)
40 圧縮機
41 吸気口
42 吐出口
50 蓄圧部
51~54 タンク
60 膨張機
61 給気口
62 排気口
70 発電機
80 圧縮膨張兼用機
81 電動発電兼用機
90 水流発電機
1. Compressed air storage power generation equipment (CAES power generation equipment)
2 Water surface 3 Underwater 4 Above water 5a, 5b, 5c Wiring 6a, 6a, 6c Piping 7 Storage space 10 Floating body (structure)
11 Support member 20 Power generation equipment 30 Motor (electric motor)
40 Compressor 41 Intake port 42 Discharge port 50 Accumulator 51-54 Tank 60 Expander 61 Air supply port 62 Exhaust port 70 Generator 80 Compressor/expansion machine 81 Motor/generator machine 90 Water flow generator

Claims (3)

水に浮かぶ浮体と、
再生可能エネルギーを利用して発電する発電設備と、
前記発電設備で発電した電力によって駆動される電動機と、
前記電動機で駆動されることによって空気を圧縮する圧縮機と、
前記圧縮機から吐出された圧縮空気を貯蔵する蓄圧部と、
前記蓄圧部で貯蔵した圧縮空気を膨張させる膨張機と、
前記膨張機によって駆動される発電機と
を備え、
前記発電設備は、前記浮体の浮力で浮かぶ構造体に配置され、
前記蓄圧部は、全体が水中に配置され、前記圧縮機に対して並列に設けられ、水中に開放された配管が流体的に接続された複数のタンクであり、
前記配管には、水の出入りに伴って発生する水流によって駆動され、発電する水流発電機が設けられている、圧縮空気貯蔵発電装置。
A floating body on the water,
A power generation facility that uses renewable energy to generate electricity;
an electric motor driven by the electric power generated by the power generation facility;
a compressor that compresses air by being driven by the electric motor;
a pressure accumulator that stores compressed air discharged from the compressor;
an expander that expands the compressed air stored in the pressure accumulator;
a generator driven by the expander,
The power generation facility is disposed on a structure that floats due to the buoyancy of the floating body,
the pressure accumulator unit is a plurality of tanks that are entirely disposed underwater, arranged in parallel with the compressor, and fluidly connected to the compressor through piping that is open underwater;
The piping is provided with a water flow generator that is driven by the water flow generated by the flow of water in and out of the piping, and generates electricity.
前記圧縮機および前記膨張機は、前記構造体に配置されている、請求項1記載の圧縮空気貯蔵発電装置。 The compressed air storage power generation system according to claim 1 , wherein the compressor and the expander are disposed on the structure. 前記圧縮機および前記膨張機は、圧縮膨張兼用機として一体に構成されている、請求項に記載の圧縮空気貯蔵発電装置。 The compressed air storage power generation system according to claim 2 , wherein the compressor and the expander are integrally configured as a dual-purpose compressor/expander.
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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009281344A (en) 2008-05-26 2009-12-03 Kenichi Kobayashi Tidal power generator
US20190353139A1 (en) 2018-05-17 2019-11-21 Lone Gull Holdings, Ltd. Inertial pneumatic wave energy device
JP2020186657A (en) 2019-05-10 2020-11-19 株式会社神戸製鋼所 Compressed air energy storage power generation device

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6037316B2 (en) * 1977-06-28 1985-08-26 工業技術院長 Pressurized water energy usage method
JPH08317578A (en) * 1995-05-16 1996-11-29 Yoshikatsu Wakashiba Compressed air storing power generation system in floating structure of generation device

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009281344A (en) 2008-05-26 2009-12-03 Kenichi Kobayashi Tidal power generator
US20190353139A1 (en) 2018-05-17 2019-11-21 Lone Gull Holdings, Ltd. Inertial pneumatic wave energy device
JP2020186657A (en) 2019-05-10 2020-11-19 株式会社神戸製鋼所 Compressed air energy storage power generation device

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